本發明涉及正極活性物質和鋰離子二次電池。

背景技術：

1、近年來，為了能夠確保更多的人利用適當、可靠、可持續且先進的能量，正在進行關于有助于能量效率化的二次電池的研究開發。特別是，鋰離子二次電池作為電動汽車(ev)、混合動力電動汽車(hev)等的動力源，其重要性越來越高。

2、正極活性物質作為決定鋰離子二次電池的容量的重要的構成要素而受到關注，其開發正在推進。作為鋰離子二次電池中使用的正極活性物質，例如已知資源風險低的鐵(fe)基的磷酸鐵鋰(lifepo4)。lifepo4的循環特性和安全性優異，但電壓低且容量小，因此與以往利用的鎳(ni)、鈷(co)基的材料相比，以電壓與容量之積表示的能量密度(電壓×容量)小。為了構建小型電池，要求高能量密度的電極材料，為了實現高能量密度，電池的高電壓工作是重要的。

3、以使用了包含資源風險低的元素的材料的電池的高電壓化為目的，期待利用高價的過渡金屬(例如，不是而是)。然而，fe4+非常不穩定，由于副反應而變成fe3+，或fe4+需要非常多的能量，有時不能生成。因此，即使利用fe3+的化合物作為正極活性物質，也未必能夠進行高電壓工作。

4、例如，在非專利文獻1中報告了通過使用氟化鐵(fef3)，在充放電中生成lifef3，平均放電電壓為3.1v。在非專利文獻2中報告為lifeo2能夠期待高能量密度。

5、現有技術文獻

6、非專利文獻

7、非專利文獻1：f.badway，et?al.，"carbon?metal?fluoride?nanocomposites"j.electrochem.soc.，150(10)a1318-a?1327(2003)

8、非專利文獻2：y.hu，et?al.，"a?simple，quick?and?eco-friendly?strategy?ofsynthesis?nanosizedα-life02?cathode?with?excellent?electrochemicalperformance?for?lithium-ion?batteries"materials，11,1176(2018)

技術實現思路

1、發明所要解決的技術問題

2、在非專利文獻2中，實際的電壓為2.5v左右，比預想的電壓低。非專利文獻1的平均放電電壓(3.1v)也低于lifepo4的電壓，為了進一步高電壓化，存在改善的余地。

3、本發明是為了解決以上那樣的技術問題而完成的，其目的在于提供能夠進行高電壓工作的fe基的正極活性物質和包含該正極活性物質的鋰離子二次電池。而且，進而降低資源風險，有助于低成本化。

4、用于解決技術問題的技術方案

5、為了達成上述目的，本發明提供以下手段。

6、[1]一種正極活性物質，其中，其以鋰鐵復合氟化物為主成分，

7、上述鋰鐵復合氟化物由下述式(1)表示，

8、lixfef(3+x)(1)

9、式(1)中，x為滿足0.5＜x＜1.5的數。

10、[1]所涉及的正極活性物質的平均放電電壓高，能夠進行高電壓工作。因此，在包含該正極活性物質的鋰離子二次電池中，能夠減少所需的電池的數量，有助于低成本化。

11、[2]根據[1]記載的正極活性物質，其中，上述式(1)中，x滿足0.6≤x≤1.0。

12、[2]所涉及的正極活性物質能夠進一步提高平均放電電壓，能夠以更高電壓進行工作。因此，能夠有助于進一步的低成本化。

13、[3]根據[1]或[2]記載的正極活性物質，其中，在x射線衍射圖案中，在20°≤2θ＜25°的范圍和25°≤2θ≤30°的范圍具有峰值。

14、[3]所涉及的正極活性物質具有源自fef3的晶體結構的峰值和源自life2f6的晶體結構的峰值。

15、[4]一種鋰離子二次電池，其中，其具備正極、負極以及電解質，上述正極含有[1]～[3]中任一項記載的正極活性物質。

16、[4]所涉及的鋰離子二次電池的正極含有[1]～[3]中任一項記載的正極活性物質。這表示電池能夠以高電壓進行工作。

17、[5]根據[4]記載的鋰離子二次電池，其中，充放電循環的放電時的dq/dv畫線(plot)在3.77v～4.0v的范圍具有峰值。

18、[5]所涉及的鋰離子二次電池表示正極活性物質在3.77v～4.0v的高電壓范圍內發生了化學反應。這表示電池能夠以更高電壓進行工作。

19、[6]根據[4]或[5]記載的鋰離子二次電池，其中，相對于充放電循環的放電時的dq/dv畫線中的3.3v～3.5v的峰值高度，3.77v～4v的峰值高度為1.2倍～4.4倍。

20、[6]所涉及的鋰離子二次電池表示正極活性物質在3.77v～4.0v的高電壓范圍內發生了化學反應。這表示電池能夠以更高電壓進行工作。

21、[7]根據[4]～[6]中任一項記載的鋰離子二次電池，其中，平均放電電壓為3.8v～4.0v。

22、[7]所涉及的鋰離子二次電池的平均放電電壓高達3.8v～4.0v。這表示能夠以高電壓進行工作。

23、[8]根據[4]～[7]中任一項所記載的鋰離子二次電池，其中，上述電解質為液體電解質、固體電解質或者半固體電解質。

24、[8]所涉及的鋰離子二次電池能夠應用于液體電解質、固體電解質或者半固體電解質中的任意種。因此，能夠應用于各種電池。

25、[9]根據[4]～[8]中任一項記載的鋰離子二次電池，其中，上述負極為金屬鋰或者石墨。

26、[9]所涉及的鋰離子二次電池也能夠應用于負極為金屬鋰或者石墨的電池。因此，能夠應用于各種電池。

27、發明效果

28、根據本發明，能夠提供一種能夠進行高電壓工作的fe基的正極活性物質和包含該正極活性物質的鋰離子二次電池。

技術特征：

1.一種正極活性物質，其中，所述正極活性物質以鋰鐵復合氟化物為主成分，

2.根據權利要求1所述的正極活性物質，其中，所述式1中，x滿足0.6≤x≤1.0。

3.根據權利要求1所述的正極活性物質，其中，在x射線衍射圖案中，在20°≤2θ＜25°的范圍和25°≤2θ≤30°的范圍具有峰值。

4.一種鋰離子二次電池，其中，所述鋰離子二次電池具備正極、負極以及電解質，所述正極含有權利要求1～3中任一項所述的正極活性物質。

5.根據權利要求4所述的鋰離子二次電池，其中，充放電循環的放電時的dq/dv畫線在3.77v～4.0v的范圍具有峰值。

6.根據權利要求4所述的鋰離子二次電池，其中，充放電循環的放電時的dq/dv畫線處的3.77v～4.0v的峰值高為3.3v～3.5v的峰值高的1.2倍～4.4倍。

7.根據權利要求4所述的鋰離子二次電池，其中，平均放電電壓為3.8v～4.0v。

8.根據權利要求4所述的鋰離子二次電池，其中，所述電解質為液體電解質、固體電解質或者半固體電解質。

9.根據權利要求4所述的鋰離子二次電池，其中，所述負極為金屬鋰或者石墨。

技術總結
本發明的目的在于提供能夠進行高電壓工作的Fe基的正極活性物質和包含該正極活性物質的鋰離子二次電池。而且，該正極活性物質和鋰離子二次電池有助于能量的效率化。一種正極活性物質，以鋰鐵復合氟化物為主成分，所述鋰鐵復合氟化物由下述式1表示，式1：Li<subgt;x</subgt;FeF<subgt;(3+x)</subgt;，式1中，x為滿足0.5＜x＜1.5的數。

技術研發人員：計賢,坂爪一匡,千葉一毅,田中覺久,森田善幸
受保護的技術使用者：本田技研工業株式會社
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28